de Ar Utilizado
A edificação, onde está instalado o sistema de condicionamento de ar, é o Cen- tro de Pesquisa em Energia Inteligente, CPEI, do Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais CEFET-MG. Localiza-se em Belo Horizonte a 20o
de latitude sul e foi construído com elementos de arquitetura bioclimática, obje- tivando diminuir o ganho de calor do ambiente condicionado, aumentando assim seus desempenhos térmico e luminoso. Assim, são utilizados: brise-soleil, persia- nas verticais, lajes de blocos de concreto alveolar, telha galvanizada trapezoidal dupla com núcleo de poliestireno, paredes de blocos de SICAL e revestimento com placas de marmorite no piso [Bracarense et al., 2005].
O uso dos materiais de construção e de acabamento, com baixa capacidade térmica, tem por objetivo diminuir o acúmulo de energia da edificação, redu- zindo também o atraso existente entre o ganho de calor e a carga de refrigeração [Batista et al., 2006].
O auditório foi escolhido como a zona condicionada e possui capacidade má- xima de cerca de 42 pessoas. Localiza-se no último pavimento do prédio, com as quatro fachadas em contato com o ambiente externo, sendo que a porta, co- municando com o interior do edifício, situa-se em uma quina entre as paredes leste e sul. Suas janelas encontram-se voltadas para o norte (quatro) e para o sul (três). Para atender o uso da sala, estão disponíveis um microcomputador, um equipamento de multimídia, um vídeo cassete, uma televisão e um retro-projetor. A iluminação da sala faz-se por meio de um conjunto de 12 luminárias de 58 W cada [Batista et al., 2006].
cassete, marca Hitachi, modelo Utopia.
O sistema é composto por uma unidade condensadora externa (Figura 3.1), de 17,4KW (60.000Btu/h - 5TR). O compressor é do tipo Scroll, modelo 503-DH, Hitachi, com motor trifásico de 4,4KW, tensão nominal de 220V e freqüência nominal de 60Hz. O fluido refrigerante utilizado é o R-22.
Figura 3.1: Unidade externa do condicionador de ar.
A unidade condensadora é interligada à unidade evaporadora interna, de teto tipo cassete, (Figura 3.2), que está instalada no centro da sala de conferências. A distribuição do ar já condicionado é realizada através de quatro dampers de insuflamento (Figura 3.3). A vazão de ar é de 0,57 m3
/s. A grelha de ar de retorno se encontra no centro da unidade interna. A distribuição do ar no interior do auditório não é realizada de maneira eficiente, a proximidade entre as saídas de insuflamento de ar e a grelha de ar de retorno provoca um “curto-circuito” da vazão de ar, assim, parte do ar já condicionado retorna para unidade sem a devida circulação no interior do auditório. A má distribuição do ar é um problema a ser analisado em futuros trabalhos.
Figura 3.2: Unidade interna do condicionador de ar.
A unidade interna possui também uma entrada para renovação de ar, sendo que o duto para tomada de ar externo foi instalado na posição sul do auditório. A vazão de entrada do ar externo é controlada por meio da abertura e fechamento de um damper. O posicionamento do damper de ar de retorno pode ser ajustado via potenciômetro.
A unidade de condicionamento de ar possui ciclo reverso, quente/frio, entre- tanto, na aplicação de controle apresentada nesta Dissertação analisou-se apenas ciclo de resfriamento. A Figura 3.4 apresenta o ciclo de refrigeração da unidade de condicionamento de ar utilizada, com a indicação do sentido de fluxo do refri- gerante apenas no ciclo de resfriamento.
Figura 3.4: Ciclo frigorífico (resfriamento).
O ciclo de refrigeração é constituído pelos seguintes processos: compressão do fluído refrigerante (1); condensação do fluído (2); expansão do fluído condensado (3) e evaporação do fluído (4).
Como pode ser visto na Figura 3.4, o início do ciclo de refrigeração ocorre no compressor (1), onde é realizado o processo de compressão do fluido refrigerante.
O fluido, em alta pressão, circula do compressor para o condensador (2). O con- densador é um trocador de calor, onde o fluido aquecido (em alta pressão) troca calor com o ambiente. Para auxiliar esta troca de calor, a unidade condensadora é equipada com dois ventiladores. Após a condensação o fluido passa pelo pro- cesso de expansão no tubo capilar da unidade evaporadora (3), e evapora-se no evaporador (4). O evaporador é um trocador de calor, onde o ar que circula no ambiente é resfriado, movimentado pela ação do ventilador. O fluido que sai do evaporador, antes de ser comprimido, passa pelo acumulador de sucção, o acumu- lador de sucção impede a entrada de líquido no compressor e também armazena o restante do fluido que não está em circulação.
Dentre os elementos acessórios que compõem o sistema, tem-se os filtros, as juntas de inspeção, a válvula de retenção. Têm-se também os pressostatos. No duto de saída do compressor está instalado um pressostato de alta e no duto de entrada um pressostato de baixa, para a garantia da segurança de operação do sistema. O pressostato também atua sobre o motor do ventilador do condensador, para que a temperatura de condensação não se torne muito baixa.
3.3.1
Modos de Operação e Controle
O controle incorporado nesta unidade de condicionamento de ar impõe ciclos On/Off no compressor (trabalhando a uma freqüência nominal). Os pressostatos e um termostato (instalado no interior da unidade interna, próximo da grelha de ar de retorno) atuam no compressor e no ventilador do condensador para manter a temperatura do ambiente condicionado no nível estabelecido (entre 18◦C e 30◦C)
e manter seguras as condições de operação do sistema.
Neste sistema de condicionamento de ar, pode-se também variar a vazão do ar condicionado que entra no interior do auditório, através da velocidade do venti- lador do evaporador e do posicionamento dos dampers de insuflamento. O motor do ventilador do evaporador pode operar em três velocidades (alta/média/baixa) para o insuflamento do ar condicionado no ambiente, entretanto, a alteração en- tre estas 3 velocidades provoca uma pequena alteração na carga de refrigeração.
Os dampers de insuflamento de ar podem operar em posições fixas ou operar em varredura contínua.
Este sistema de condicionamento de ar é equipado com um controle remoto sem fio de pequeno alcance (3 metros aproximadamente), onde a unidade re- ceptora se encontra instalada na unidade interna. As funções de ajuste do set- point de temperatura, ajuste da velocidade do motor do evaporador, da varredura (“sweep”) do damper de insuflamento, e ajuste do modo de operação (ventilação, resfriamento ou aquecimento) podem ser acionadas via controle remoto.